EP0071848B1 - Einrichtung zum Erzeugen einer der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstromantriebes entsprechenden Spannung - Google Patents
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- EP0071848B1 EP0071848B1 EP19820106688 EP82106688A EP0071848B1 EP 0071848 B1 EP0071848 B1 EP 0071848B1 EP 19820106688 EP19820106688 EP 19820106688 EP 82106688 A EP82106688 A EP 82106688A EP 0071848 B1 EP0071848 B1 EP 0071848B1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
- G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
- G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
Definitions
- the invention relates to a device for generating a voltage proportional to the speed of a direct current drive, which changes its index depending on the direction of rotation of the drive, in particular for a main spindle drive in a machine tool, by means of a multi-phase tachometer machine coupled to the drive.
- a speed measurement with simultaneous display of the direction of rotation is already known, in which the stator voltages taken from a two-phase generator with a permanent magnet rotor are switched to a double three-phase instrument via reactors in such a way that the direction of deflection and the amplitude of the instrument can serve as an indication of the aforementioned variables (see archive for technical measuring, June 1964, pages 121 to 122).
- a device for determining the speed of a rotor which has a phase sequence logic for determining the direction of rotation of the rotor, is known from CH-A-529 352.
- EP-A-0 071 866 with filing date 26.07.82 and priority 07.08.81 relates to a device for generating a voltage proportional to the speed.
- the object of the present invention is to provide a device of the type mentioned, especially for main spindle drives, with which a very precise and simple, wear and maintenance-free detection of speed and direction of rotation is possible by means of a brushless multi-phase tachometer machine.
- This object is achieved according to the invention by means of a first rectangular pulse shaper connected to the stator windings of the tachometer machine, a frequency voltage converter connected downstream of it, a reversing amplifier connected to the frequency voltage converter which can be switched on or bypassed by electronic switches, a second square wave pulse shaper likewise connected to the stator windings and a phase sequence logic connected for control purposes the electronic switch released.
- a frequency multiplier circuit can be arranged between the rectangular pulse shaper and the frequency voltage converter.
- the rotor 11 of a three-phase tachometer machine is coupled to the motor shaft 8 of the main spindle drive (not shown) via a cone plug connection 13.
- the rotor 11 comprises a permanent magnet which induces three alternating voltages electrically shifted by 120 ° in the cast stator windings 12 which are separated by 120 °.
- These AC voltages are converted into corresponding rectangular pulse sequences by means of a rectangular pulse shaper 2 by evaluating the zero crossings of the phase AC voltages.
- These rectangular pulse sequences are multiplied in a multiplier circuit 3, then a voltage signal proportional to the frequency is generated from these pulse trains by means of a frequency voltage converter 4.
- This voltage is either led via the electrical switch 62 - with the switch 61 open - of the electronic switching device 6 directly to the output of the device or - in the opposite direction - by closing the electronic switch 61 and opening the switch 62 via the reversing amplifier 5 to the output guided.
- two of the ac sine voltages are converted into rectangular pulse trains by detecting the zero crossings by means of a rectangular pulse shaper 7 and fed to a phase sequence logic 8, which forms the control signal for the switches 61, 62 from the phase sequence of the two rectangular pulse trains.
- a signal proportional to the speed of the drive which changes its sign depending on the direction of rotation of the drive, can be made available at the output of the device.
- phase sequence logic with which it is possible to form a corresponding signal for the forward and reverse directions of rotation from two mutually displaced rectangular pulse sequences is described, for example, in the Siemens magazine October 1960, page 669, in particular Figure 11.
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- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer der Drehzahl eines Gleichstromantriebes proportionalen Spannung, die ihr Verzeichen je nach der Drehrichtung des Antriebes wechselt, insbesondere für einen Hauptspindelantrieb bei einer Werkzeugmaschine, mittels einer mit dem Antrieb gekuppelten Mehrphasen-Tachometermaschine.
- Es ist bereits eine Drehzahlmessung mit gleichzeitiger Anzeige der Drehrichtung bekannt, bei der die aus einem Zweiphasengenerator mit Permanentmagnetrotor entnommenen Statorspannungen derart über Blindwiderstände auf ein Doppeldrehstrominstrument geschaltet werden, daß Ausschlagsrichtung und Amplitude des Instrumentes als Indiz für die vorgenannten Größen dienen können (vgl. Archiv für technisches Messen, Juni 1964, Seiten 121 bis 122).
- Diese Schaltungen haben sich bei hochgenauen Gleichstromantrieben, vor allem bei Werkzeugmaschinen - vermutlich wegen der diesem Verfahren innewohnenden Ungenauigkeit - nicht eingeführt. Hier werden nach wie vor im allgemeinen mit dem Motor gekuppelte Gleichstrom- Tachometermaschinen benutzt, die vor allem von der Wartung und Standzeit her oft mit Problemen behaftet sind, da Bürsten und Kommutatoren verschleißen.
- Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl eines Rotors, die eine Phasenfolgelogik zur Bestimmung der Drehrichtung des Rotors aufweist, ist aus der CH-A-529 352 bekannt. Die EP-A-0 071 866 mit Anmeldetag 26.07.82 und Priorität 07.08.81 bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erzeugen einer Drehzahl proportionalen Spannung.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art, vor allem für Hauptspindelantriebe zu schaffen, mit der eine sehr präzise und einfache, verschleiß- und wartungsfreie Erfassung von Drehzahl und Drehrichtung mittels einer bürstenlosen Mehrphasen-Tachometermaschine möglich ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen an die Statorwicklungen der Tachometermaschine angeschlossenen ersten Rechteckimpulsformer, einen ihm nachgeschalteten Frequenzspannungswandler, einen an den Frequenzspannungswandler angeschlossenen, durch elektronische Schalter einschaltbaren oder umgehbaren Umkehrverstärker, einen zweiten, ebenfalls an die Statorwicklungen angeschlossenen Rechteckimpulsformer und eine ihm nachgeschaltete Phasenfolgelogik zur Ansteuerung der elektronischen Schalter gelöst.
- Um die Genauigkeit der Anordnung zu erhöhen, kann dabei zwischen Rechteckimpulsformer und Frequenzspannungswandler noch eine Frequenzvervielfacher-Schaltung angeordnet werden.
- Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert ;
- es zeigen :
- Figur 1 das Prinzipschaltbild der Anordnung und
- Figur 2 den mechanischen Aufbau.
- Über eine Konussteckverbindung 13 ist mit der Motorwelle 8 des nichtgezeigten Hauptspindelantriebes der Rotor 11 einer Drehstromtachometermaschine gekuppelt. Der Rotor 11 umfaßt einen Permanentmagneten, der in den um 120° auseinanderliegenden vergossenen Statorwicklungen 12 drei um 120° elektrisch verschobene Wechselspannungen induziert. Diese Wechselspannungen werden mittels eines Rechteckimpulsformers 2 durch jeweils Auswertung der Nulldurchgänge der Phasenwechselspannungen in entsprechende Rechteckimpulsfolgen umgesetzt. Diese Rechteckimpulsfolgen werden in einer Vervielfacherschaltung 3 vervielfacht, anschließend wird aus diesen Impulszügen mittels eines Frequenzspannungswandlers 4 ein der Frequenz proportionales Spannungssignal erzeugt. Diese Spannung wird entweder über den elektrischen Schalter 62 - bei geöffnetem Schalter 61 - der elektronischen Schaltvorrichtung 6 direkt an den Ausgang der Einrichtung geführt oder - bei entgegengesetzter Drehrichtung - durch Schließen des elektronischen Schalters 61 und Öffnen des Schalters 62 über den Umkehrverstärker 5 an den Ausgang geführt.
- Zur Ansteuerung der elektronischen Schaltvorrichtung 6 werden zwei der Sinuswechselspannungen durch Erfassung der Nulldurchgänge in Rechteckimpulsfolgen mittels eines Rechteckimpulsformers 7 umgewandelt und einer Phasenfolgelogik 8 zugeführt, die aus der Phasenfolge der beiden Rechteckimpulsfolgen das Ansteuersignal für die Schalter 61, 62 bildet. Hierdurch kann am Ausgang der Einrichtung ein der Drehzahl des Antriebes proportionales Signal, des ihr Vorzeichen je nach der Drehrichtung des Antriebes wechselt, zur Verfügung gestellt werden.
- Eine Phasenfolgelogik, mit der es möglich ist, aus zwei gegeneinander verschobenen Rechteckimpulsfolgen ein entsprechendes Signal für Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung zu bilden, ist beispielsweise in der Siemens-Zeitschrift Oktober 1960, Seite 669, insbesondere Bild 11, beschrieben.
Claims (3)
1. Einrichtung zum Erzeugen einer der Drehzahl eines Gleichstromantriebes proportionalen Spannung, die ihr Vorzeichen je nach der Drehrichtung des Antriebes wechselt, insbesondere für einen Hauptspindelantrieb einer Werkzeugmaschine, mittels einer mit dem Antrieb gekuppelten bürstenlosen Mehrphasen-Tachometermaschine, gekennzeichnet durch einen an die Statorwicklungen der Tachometermaschine angeschlossenen ersten Rechteckimpulsformer (2), einen ihm nachgeschalteten Frequenzspannungswandler (4), einen an den Frequenzspannungswandler angeschlossenen, durch elektronische Schalter (61, 62) einschaltbaren oder umgehbaren Umkehrverstärker (5), einen zweiten, ebenfalls an die Statorwicklungen (12) angeschlossenen Rechteckimpulsformer (7) und eine ihm nachgeschaltete Phasenfolgelogik (8) zur Ansteuerung der elektronischen Schalter (61, 62).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen ersten Rechteckimpulsformer (2) und Frequenzspannungswandler (4) geschaltete Frequenzvervielfacherschaltung (3).
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Tachometermaschine (1) einen über eine Konussteckverbindung (13) auf die Antriebswelle (8) des Antriebes aufsteckbaren Rotor (11) mit Permanentmagnet aufweist, daß die Statorwicklung eine vergossene Statorwicklung (12) ist und daß die beiden Rechteckimpulsformer (2, 7) an die Statorwicklung anschließbar sind.
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